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化工传热过程与控制项目二聚氯乙烯的干燥知识目标项目二聚氯乙烯的干燥掌握湿空气的性质、湿度图及其应用，固体物料中湿分的性质，干燥过程的物料衡算；掌握典型干燥器的操作维护、常见故障及处理方法，干燥操作的安全及节能措施；理解干燥过程的传热与传质机理，干燥速率及其影响因素；理解干燥过程的物料衡算、热效率计算和恒定干燥时间的计算方法；理解常见干燥器的自控变量及简单控制原理；了解固体物料去湿与干燥的基本概念，干燥的类型、特点及工业应用；了解干燥曲线的测定及干燥曲线的应用；了解不同干燥方式与典型干燥设备的结构特点、工作原理及适用场合。能根据生产任务和物料性质对典型干燥设备（如气流干燥设备）实施基本操作，并能根据生产任务和干燥系统特性制定干燥操作的安全操作规程；能运用干燥基本理论与工程技术观点对典型干燥器操作过程中出现的故障进行初步分析和排除；能根据工艺过程需要正确查阅和使用一些常用的工程计算图表、手册、资料等，并进行必要的工艺计算（如汽化水量计算、空气消耗量计算、热效率计算等）和设备的选型（如风机的选择）。能力目标项目二聚氯乙烯的干燥培养学生的工程技术观念、独立思考、逻辑思维和运用干燥理论解决实际问题的能力；增强干燥操作节能、环保意识和严格按操作规程实施安全生产的职业操守；增强与人协作共同完成一定任务的能力。素质目标项目二聚氯乙烯的干燥子项目一：聚氯乙烯的干燥设备选用项目二聚氯乙烯的干燥当物料中含湿量较大时，可先用压滤、抽滤、过滤、离心过滤等方法来除去大部分湿分。用吸湿性物料如：无水氯化钙、硅胶、生石灰、分子筛等来吸附物料中的湿分。又称为物理化学除湿。机械去湿：吸附去湿：热能去湿：能将湿物料中的湿分汽化并移除。此种方法就称为固体的干燥。又称为供热去湿。一、固体湿物料的去湿方法化工生产中去湿的惯用做法是：先用比较经济的机械去湿方法（除去湿物料中的大部分湿分，然后再进行热能去湿（干燥操作），以制成符合规定的产品。任务１：干燥过程的基本概念及认识子项目一：聚氯乙烯的干燥设备选用二、干燥过程的分类传导干燥（间接加热干燥）对流干燥（直接加热干燥）辐射干燥介电加热干燥冷冻干燥按供热方式分真空干燥按操作压力分常压干燥间歇式按操作方式分连续式本章主要讨论的是以不饱和热空气为干燥介质，湿分为水的对流干燥过程。任务１：干燥过程的基本概念及认识干燥：用加热的方法使固体物料、半固体物料或液体物料中的液体成分蒸发为气体，使物料转变为固体的操作。１.传导干燥优点：热利用率高；缺点：物料层各处受热不均，内侧可能因过热而变质。热能通过传热壁面以传导方式传给物料，产生的湿分蒸气被气相（又称干燥介质）带走，或用真空泵排走。例如纸制品可以铺在热滚筒上进行干燥。任务１：干燥过程的基本概念及认识２.对流干燥热能以对流方式加入物料，产生的蒸气被干燥介质所带走。以干燥介质：热空气、湿分：水为例风机预热器干燥器空气蒸气湿物料干燥产品对流干燥流程示意图任务１：干燥过程的基本概念及认识３.辐射干燥（红外线干燥）工业用辐射器•优点：强度比导热、对流干燥大十几倍；•缺点：电耗大。电能—专门发射红外线的灯泡。热能—用热金属板或陶瓷辐射板产生红外线由辐射器产生的辐射能以电磁波形式达到物料表面，为物料所吸收而重新变为热能，从而使湿分汽化。例如用红外线干燥法将自行车表面油漆干燥。如：将空气和煤气混合物冲在白色陶瓷辐射板上进行无烟燃烧，使板面达400-500℃时产生大量红外线。烤箱，凉晒任务１：干燥过程的基本概念及认识４.介电（微波）加热干燥工业和科研用微波加热频率为：915MHz和2450MHz。高频电场频率＜300MHz—高频加热300MHz～300GHz—超高频加热(微波加热)又称高频加热干燥，是将待干燥物料置于高频电场内，由于高频电场的交互作用，使物料内部的极性分子（如水分子）产生振动，其振动能量使物料发热而达到干燥的目的。任务１：干燥过程的基本概念及认识５.冷冻干燥又称升华干燥。将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。物料可先在冷冻装置内冷冻，再进行干燥。但也可直接在干燥室内经迅速抽成真空而冷冻。升华生成的水蒸气借冷凝器除去。升华过程中所需的汽化热量，一般用热辐射供给。冷冻干燥法常用于药品、生物制品及食品的干燥。任务１：干燥过程的基本概念及认识三、干燥在工业生产中的作用１.对原料或中间产品进行干燥以满足工艺要求５.运输：粉煤含水量↑→净煤运输量↓运费↑３.加工：塑料原体含水量↑→成型时产生气泡４.贮存：药品湿含量↑→有效期↓２.对产品进行干燥以提高产品中的有效成分和产品质量任务１：干燥过程的基本概念及认识四、对流干燥过程分析干燥介质直接与湿物料接触，热能以对流方式传递给物料，产生蒸汽被干燥介质带走。传热传质方向：推动力：气固固气温度差水汽分压差HtqWtippiM任务１：干燥过程的基本概念及认识空气经加热后进入干燥器，气流与湿物料直接接触，沿空气行程其温度降低，湿含量增加，废气自干燥器另一端排出。典型的对流干燥流程四、对流干燥过程分析任务１：干燥过程的基本概念及认识物料表面气膜两侧必须有压力差：物料表面水蒸汽压力必须大于干燥介质中水蒸汽分压另外，热能的不断供给以及生成水蒸汽的不断排除也是干燥的条件。１.干燥过程进行的必要条件２.干燥过程为双向传递过程特点四、对流干燥过程分析任务１：干燥过程的基本概念及认识传热、传质同时进行的过程双向传递：传递方向不同，是热、质反向传递过程一、工业干燥设备的要求（1）能满足生产的工艺要求；（2）生产能力要高；（3）热效率要高；（4）干燥介质流动阻力小（5）操作控制方便，劳动条件良好，附属设备简单。任务2：干燥设备及选用二、干燥设备的分类对流干燥器——厢式干燥器、转筒干燥器、气流干燥器、流化床干燥器、喷雾干燥器等传导干燥器——滚筒式干燥器、耙式干燥器、间接加热干燥器。辐射干燥器——红外线干燥器介电加热干燥器——微波干燥器冷冻干燥器——冻干机干燥器任务2：干燥设备及选用任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器1.厢式干燥器：又称为盘式干燥器，为典型的间歇式常压干燥设备。原理：箱内设有加热器、热风整流板、进出风口和风扇。通过加热空气降低空气中的饱和度，热空气通过物料表面，经过传热传质过程带走物料中的水分，实现干燥过程。厢式干燥器任务2：干燥设备及选用任务2：干燥设备及选用优点：构造简单，设备投资少，适应性强，物料损失小，盘易清洗。因此对于需要经常更换产品、小批量物料，厢式干燥器的优点十分显著缺点：物料得不到分散，干燥时间长；若物料量大，所需的设备容积也大；工人劳动强度大，如需要定时将物料装卸或翻动；翻动时，粉尘飞扬，环境污染严重；热利用率低。此外，产品质量不均匀。应用：厢式干燥器多应用在小规模、多品种、干燥条件变动大，干燥时间长的场合。任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器1.厢式干燥器有一段长度为20~40m的洞道三、常用工业干燥器2.洞道式干燥器任务2：干燥设备及选用洞道式干燥器任务2：干燥设备及选用优点：具有非常灵活的控制条件，可使物料处于几乎所要求的温度-湿度-速度条件的气流之下，因此特别适用于实验工作。缺点：①结构复杂，密封要求高，需要特殊的装置；②压力损失大，能量消耗多。应用：处理量大，干燥时间长的物料。三、常用工业干燥器2.洞道式干燥器任务2：干燥设备及选用带式干燥器是把物料均匀地铺在带上，带子在前移过程中与干燥介质接触，从而使物料得到干燥。带式干燥器基本上是一个走廊，其内装置带式输送设备，根据工艺的不同要求，可以在每个区段采用不同的气流方向（如图中的下吹与上吹）、不同温度和湿度的气体。三、常用工业干燥器3.网带式干燥器任务2：干燥设备及选用任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器4.气流干燥器气流干燥机利用高速热气流，在并流输送潮湿粉粒状或块粒状物料的过程中，对其进行干燥。结构及工作机理：直管式气流干燥机如图所示被干燥物料经预热器加热后送入干燥管的底部，然后被从加热器送来的热空气吹起。气体与固体物料在流动过程中因剧烈的相对运动而充分接触，进行传热和传质，达到干燥的目的。干燥后的产品由干燥机顶部送出，废气由分离器回收夹带的粉末后，经排风机排入大气。直管气流干燥器任务2：干燥设备及选用优点：①气、固间传递表面积很大，体积传质系数很高，干燥速率大。②接触时间短，热效率高，气、固并流操作，可以采用高温介质，对热敏性物料的干燥尤为适宜；③由于干燥伴随着气力输送，减少了产品的输送装置；④气流干燥器的结构相对简单，占地面积小，运动部件少，易于维修，成本费用低。缺点：①必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将造成很大的浪费，也会对形成对环境的污染；②对有毒物质，不易采用这种干燥方法。但如果必须使用时，可利用过热蒸汽作为干燥介质；③对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有时还需附加粉碎过程。④气流干燥系统的流动阻力降较大，一般为3000--4000Pa，必须选用高压或中压通风机，动力消耗较大。应用：气流干燥器适宜于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的粒状物料，尤其适宜于干燥热敏性物料或临界含水量低的细粒或粉末物料。任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器4.气流干燥器原理：利用从流化床底部吹入的热气流使颗粒吹起悬浮，流化翻滚如“沸腾状”，物料的跳动大大增加了蒸发面，热气流在悬浮的颗粒间通过，在动态下进行热交换，带走水分，达到干燥目的。单层圆筒流化床干燥器任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器5.流化床干燥器任务2：干燥设备及选用任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器5.流化床干燥器主要型式：单层圆筒型、多层圆筒型、卧式多室型、振动型、脉冲型、惰性粒子型等多层圆筒沸腾床干燥器卧式多室沸腾床干燥器任务2：干燥设备及选用优点：①与其它干燥器相比，传热、传质速率高，因为单位体积内的传递表面积大，颗粒间充分的搅混几乎消除了表面上静止的气膜，使两相间密切接触，传递系数大大增加；②由于传递速率高，气体离开床层时几乎等于或略高于床层温度，因而热效率高；③由于气体可迅速降温，所以与其他干燥器比，可采用更高的气体入口温度；④设备简单，无运动部件，成本费用低；⑤操作控制容易。缺点：①对被干燥物料的颗粒度有一定的限制，一般要求颗粒为不小于30μm，而又不大于4～6mm，限制了使用范围。②对易结块物料因容易产生与设备壁间粘结而不适用。③单层流化床难以保证物料干燥均匀，需设置多层，使设备的高度增加。适用：流化床干燥器仅适用于散粒状物料的干燥。三、常用工业干燥器5.流化床干燥器任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器6.转筒干燥器原理：主体为稍作倾斜而缓慢转动的长圆筒，热物料从较高的一端进人，与由下端进人的热空气或烟道气作直接逆流接触，随着圆筒的旋转，物料在重力作用下流向较低的一端时即被干燥完毕而送出。转筒干燥器任务2：干燥设备及选用任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器6.转筒干燥器优点：生产能力大，操作稳定可靠，对不同物料的适应性强，操作弹性大，机械化程度较高。缺点：设备笨重，一次性投资大；结构复杂，传动部分需经常维修；安装、拆卸困难；物料在干燥器内停留时间长，且物料颗粒之间的停留时间差异较大，故不适合于对温度有严格要求的物料。应用：主要用于处理散粒状物料，但如返混适当数量的干料，亦可处理含水量很高的物料或膏糊状物料，也可以在用干料做底料的情况下干燥液态物料，即将液料喷洒在抛洒起来的干料上面。原理：用喷雾的方法，使物料成为雾状微粒分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥目的。(5)喷雾干燥器任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器7.喷雾干燥器喷雾干燥系统框图主要由雾化器、干燥室、粉尘分离器、进风机、空气加热器、排风机等构成。任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器7.喷雾干燥器喷雾干燥机系统构成任务2：干燥设备及选用任务2：干燥设备及选用三、常用工业干燥器7.喷雾干燥器雾化器是喷雾干燥器